CN106888420B - 一种音频采集装置 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于音频录制领域，提供了一种音频采集装置，通过多个相互层叠排布、具有耳部结构及面部轮廓固定装置，将音频采集器设于耳部结构的耳道口处来采集音频信息，进行音频采集时，各固定装置的面部的水平朝向不同，使音频采集器获取朝向各水平方向的耳部结构的耳道口处的音频信息，保证丰富的声音来源和声音的真实度，富有质感，具有立体声场感知效果，能还原真实的声场关系，避免了头中效应，满足了VR全景视频技术中声音和画面真实同步的要求。

Description

一种音频采集装置
技术领域
本发明属于音频录制领域，尤其涉及一种音频采集装置。
背景技术
在传统的计算机图形技术中，视场的改变是通过鼠标或键盘来实现的，用户的视觉系统和运动感知系统是分离的，而随着VR(Virtual Reality，虚拟现实)全景视频技术的发展与普及，利用头部跟踪来改变图像的视角，使用户的视觉系统和运动感知系统之间建立起了联系，用户可以通过头部的运动去观察呈现在面前的场景。VR全景视频设备让用户可以以360°任意视角观看视频，为了使VR全景视频技术能够为用户带来立体感知体验，全景视频中的音频录制技术也成为一个焦点。人耳接收声波的过程中，耳廓、耳道、头盖骨、肩部等会对声波进行折射、绕射和衍射，之后再传导到耳鼓膜，被大脑神经所感知，这些都会对人耳所听到的声音造成一定的影响；在声学上，用HRTF(Head Related TransferFunction，头部相关传输函数)来描述这种影响，正因如此，人的大脑能根据经验判断出声音发出的方位和距离。
现有的音频录制设备，声音来源单一，音质扁平无立体感，头中效应严重，不能还原真实的声场，不能满足VR全景视频技术中声音和画面真实同步的要求。
发明内容
本发明实施例提供一种音频采集装置，旨在解决现有的音频录制设备，声音来源单一，音质扁平无立体感，头中效应严重，不能还原真实的声场，不能满足VR全景视频技术中声音和画面真实同步的要求的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种音频采集装置，其特征在于，包括：多个相互层叠排布的固定装置，所述固定装置具有耳部结构及面部轮廓；
设于各所述耳部结构的耳道口，用于采集所述耳道口处的音频信号的音频采集器，当进行音频采集时，各所述固定装置的面部的水平朝向不同，所述固定装置的数量为N，各所述固定装置的面部以360度水平角的N等分角间距相互错开。
本发明提供了一种录音设备，通过多个相互层叠排布、具有耳部结构及面部轮廓的固定装置，将音频采集器设于耳部结构的耳道口处来采集音频信息，进行音频采集时，各固定装置的面部朝向不同水平方向，使音频采集器获取朝向各水平方向的耳部结构的耳道口处的音频信息，保证丰富的声音来源和声音的真实度，富有质感与立体感，能还原真实的声场关系，避免了头中效应，满足了VR全景视频技术中声音和画面真实同步的要求。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种音频采集装置的整体结构图；
图2是本发明实施例提供的一种音频采集装置的俯视图；
图3是本发明实施例提供的一种音频采集装置的音频采集器模块图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供了一种录音设备，通过多个相互层叠排布、具有耳部结构及面部轮廓固定装置，将音频采集器设于耳部结构的耳道口处来采集音频信息，进行音频采集时，各固定装置的面部的水平朝向不同，使音频采集器获取朝向各水平方向的耳部结构的耳道口处的音频信息，保证丰富的声音来源和声音的真实度，富有质感，具有立体声场感知效果，能还原真实的声场关系，避免了头中效应，满足了VR全景视频技术中声音和画面真实同步的要求。
如图1所示，在本发明实施例中，一种音频采集装置，包括多个相互层叠的固定装置10，以及多个音频采集器20；固定装置10包含具有耳部结构101与面部轮廓102；音频采集器20分别设于各个固定装置10的各耳部结构101的耳道口处；当进行音频采集时，各个固定装置10的面部朝向不同的水平方向，使得各个固定装置10的耳部结构101也朝向不同的水平方向，设于各个耳部结构101的耳道口的各个音频采集器20便能够采集到这些不同水平朝向的耳部结构101的耳道口的音频信号。声音经过固定装置10的耳部结构101的耳廓、外耳、耳道，传导到耳鼓膜的过程类似于声音传入人耳的过程，从而使设于耳部结构101的耳道口的音频采集器20能够采集到与人耳听到的自然声音一样的音频信息，富有质感，保证了声音的立体感与真实度。
在本发明实施例中，将固定装置10以相互层叠的方式排布，可以使传到各耳部结构101中的声音受到其他固定装置10的阻挡和影响降到最小。
在本发明的一个实施例中，固定装置10采用人头模型作为外部结构，可以模仿声音从人的耳廓、耳道、人的盖骨等对声波的折射、绕射和衍射的效果，从而使置于耳部结构101中的音频采集器20能够采集到逼真的音频信号。人头模型可以是仿真人头模型或者经过模糊、简化处理的人头模型，其中仿真人头模型可以使采集的音频信号更精确、更具有针对性；而经过模糊、简化处理过的人头模型通过降低个体特征，使头部轮廓趋于平均水平，以提高整体适用性；通过上述方式为广大用户还原真实的声场，具有逼真的立体感，避免传统录音中将扁平声音直接灌输在左右耳之间造成的不适感及强烈的头中效应。
在本发明的一个实施例中，固定装置10可以是完整的人头模型或者是的一部分的人头模型，即由横向截面截取获得，其中横向截面包括顶部横截面103与底部横截面104，通过截取方式，获得的人头模型，在保留耳部结构及面部轮廓的情况下，使人头模型纵向高度缩小，既保证能够采集到富有质感、立体感的逼真音频信号，同时又使设于固定装置10上的音频采集器20之间的竖直距离尽量小，以使所采集到音频信号尽量接近于在同一个水平面上录制的效果。
作为本发明的一个实施例，顶部横截面103为人头模型眉毛所在横截面，底部横截面104为人头模型嘴部所在横截面，从上述两个横截面截取到的人头模型保留了完整的耳部结构101以及较大的面部轮廓102，这种截取方式不但使人头模型在纵向拥有较小的高度，同时又保留了对传递至人耳的声音起主要影响作用的大部分轮廓，保证了所采集音频信号的整体质感、立体感和真实还原度。
在本发明的一个实施例中，将固定装置10的顶部横截面103与底部横截面104的中心点连线作为固定装置10的中心轴F，各个固定装置10以中心轴F相互重合的方式竖直排布，这样各个固定装置10在水平面上的投影能够最大程度地相互重叠，以模拟现实中人头在同一个位置、面部朝向不同水平方向的状态，进而使设于耳部结构101耳道口的音频采集器20能够采集到同一个位置、面部朝向不同水平方向时耳部结构101的耳道口处的音频信号，避免了由于各个固定装置10在水平方向上间距过大，导致录制到的音频信号呈现的不是同一个位置的声音，造成用户在体验VR全景视频时，画面呈现的是一个地点，而声音却听起来是另一个地点的，使所获取的声音与VR全景视频的画面无法达到完全吻合的效果。
作为本发明的一个实施例，固定装置10的数量用N表示，其中N≥4，即固定装置10的数量至少有4个，使所采集的音频信号的来源更加丰富。
当进行音频采集时，各个固定装置10的面部朝向围绕中心轴F，以360度水平角的N等分角间距相互错开，这样各个固定装置10的耳部结构101也围绕中心轴F，均匀地朝向对应的水平方向，使对应的音频采集器20在水平方向360度范围内形成均匀排布的状态，这样的排布方式能够较好地、均匀地覆盖水平方向360度的范围，随着固定装置10与音频采集器20数量的增加，本设备能够均匀地捕捉到各个方向对应的音频信号，避免了由于排布不均造成有些水平方向对应的音频信号未采集到，从而无法与VR全景视频的画面进行360度完全同步。
参照图1、图2，作为本发明的一个实施例，固定装置10的数量为8个，各个固定装置10的面部围绕中心轴F、两两以45度水平角度相互错开，这样8个固定装置10以均匀的水平角分布在水平面的360度范围内，每个固定装置10的两个耳部结构101上对应的两个音频采集器20组成一个采集组，45度的水平角间距已经能完全满足人耳的分辨率，每隔45度都存在一个采集组，每个采集组所获取的音频信号都能够呈现对应角度处的立体声场，使VR全景视频的画面与声音能够完美契合。
参照图1、图3，在本发明的一个实施例中，音频采集器20包括用于采集音频信号的采集端201，以及与采集端201相连、用于将所采集的音频信号传输至存储设备上的传输端202。音频采集器20可以是麦克风、拾音器或其他具有音频采集功能的装置，其中，采集端201为全指向性结构，以便于捕捉外界声源通过空气等介质传入的音频信号；传输端202可以是传输线或者无线模块，通过有线或无线的方式将音频信号传输至对应的存储设备上。
作为本发明的一种实施例，每个固定装置10上的两个音频采集器20共用一个传输端202，即每个固定装置10的两个耳部结构101中各置入一个采集端201，这两个采集端201与一个共同的传输端202相连，以将该固定装置10上所采集到的两个声道的音频信号传输至存储设备上；当音频采集装置包括8个固定装置10时，相应地就有16个采集端，并对应8个传输端，这8个传输端通过有线的方式将音频信号传输至至少具有8个对应接口的存储设备上，或者通过无线方式将音频信号发送至存储设备上。
上述发明实施例提供的音频采集装置，包括具有耳部结构及面部轮廓固定装置，将音频采集器设于耳部结构的耳道口来采集音频信息，同时多个固定装置相互层叠，进行音频采集时，各个人头模型的面部的水平朝向不同，使音频采集器获取朝向各水平方向的耳部结构的耳道口处的音频信息，保证丰富的声音来源和声音的真实度，富有质感与立体感，能还原真实的声场关系，避免了头中效应，满足了VR全景视频技术中声音和画面真实同步的要求。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种音频采集装置，其特征在于，包括：
多个相互层叠排布的固定装置，所述固定装置具有耳部结构及面部轮廓；
设于各所述耳部结构的耳道口，用于采集所述耳道口处的音频信号的音频采集器，当进行音频采集时，各所述固定装置的面部的水平朝向不同，所述固定装置的数量为N，各所述固定装置的面部以360度水平角的N等分角间距相互错开。
2.如权利要求1所述的音频采集装置，其特征在于，所述固定装置为形状完整的或者沿横向截面截取获得的人头模型，所述横向截面包括顶部横截面与底部横截面。
3.如权利要求2所述的音频采集装置，其特征在于，所述人头模型为仿生人头模型或者经过模糊、简化处理的人头模型。
4.如权利要求2所述的音频采集装置，其特征在于，所述顶部横截面经过所述人头模型的眉毛，所述底部横截面经过所述人头模型的嘴部。
5.如权利要求2所述的音频采集装置，其特征在于，以所述固定装置的顶部横截面与底部横截面的中心点所在直线作为所述固定装置的中心轴，各所述固定装置以所述中心轴互相重合的方式竖直层叠排布。
6.如权利要求5所述的音频采集装置，其特征在于，N≥4，当进行音频采集时，各所述固定装置的面部围绕所述中心轴以360度水平角的N等分角间距相互错开；各所述固定装置的所述耳部结构围绕中心轴均匀地朝向对应的水平方向。
7.如权利要求6所述的音频采集装置，其特征在于，所述固定装置的数量为8个。
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